Realtidssystem med OSEK och Lego Mindstorms NXT

Bakgrund

Ännu en gång har vi fått leka med Lego på skoltid, första gången var i en tidigare kurs i Distribuerade System för cirka ett och ett halvt år sedan. Senast så utförde vi projektet med hjälp av Lejos NXT och Java, den här gången använde vi nxtOSEK och programmeringsspråket C.

Vår uppgift var att genomföra lite småuppgifter med en robot som vi konstruerade och avsluta med att göra en robot som följer ett streck på marken. I och med att det är en kurs i realtidssystem så måste det finnas något moment av realtid i det hela, så samtidigt som den ska följa ett streck ska den hela tiden avläsa avståndet till en robot som kommer köra framför och hålla 20cm avstånd.

OSEK är en implementation av ett RTOS (real time operating system) som är skapat av ett samarbete av tyska biltillverkare. NXT-implementationen hjälper sedan till med kopplingen mot hårdvaran, dvs sensorer och motorer.

Programmen skrivs i C och har en tillhörande .OIL-fil som innehåller en beskrivning av systemet med alla events, timers osv. Du använder sedan en rad verktyg för att kompilera ihop dessa och få in den på din Lego Mindstorms NXT.

Vår uppgift

Den ska som sagt följa ett streck och samtidigt hålla ett konstant avstånd till roboten framför. Uppgiften var hyfsat enkel att genomföra när vi fått klart för oss hur nxtOSEK fungerade, kommit ihåg hur API:erna till roboten fungerade och vilka saker man ska tänka på.

För att nämna några av utmaningarna vi har haft:

  • Hur definieras mörker?
  • Hur hanterar man en bana som har kurvor? (Skarpa och/eller långa?)

Algoritm

Vår algoritm för att hålla oss på banan är mycket enkel och bygger på att vi har en fast arm som vår sensor sitter fast på.

  1. Vi har ett task (LightTask) som läser av ljuset mot backen
  2. Har ljuset ändrats sedan sist? Isf, läs av och kolla om den är högre eller lägre
  3. Är det ljust så ändra så ena hjulet (hjul 1) går exempelvis 50 och det andra hjulet (hjul 2) går 20
  4. Är det mörkt så ändra så hjul 1 går i 20 och hjul 2 går i 50.
  5. Börja om

Vi har gjort lite justeringar på detta så att den kör med en faktor när den räknar ut hur fort den ska köra. Detta för att den ska ha möjlighet att “smyga” framåt om det är ganska nära.

Demonstration

Källkod

Finns på GitHub